【ZiDongHua 之“自動化學院派”收錄關鍵詞：人工智能 中國計算機學會 國家自然科學基金 】
　　
　　力學與工程科學學院陳幟團隊獲得中國計算機學會“2025超算年度最佳應用獎”
　　
　　2025年8月15日，在中國計算機學會（CCF）主辦的第21屆CCF全國高性能計算學術(shù)年會上，經(jīng)過五支入圍最終評選的團隊激烈角逐，北京大學力學與工程科學學院陳幟研究員帶領的DeepFlame團隊脫穎而出，其主導開展的“深度學習賦能的超大規(guī)模高精度火箭發(fā)動機超臨界燃燒流體模擬”工作奪得“CCF HPC China 2025超算年度最佳應用”獎項。該獎項是中國高性能計算領域最具權(quán)威性和影響力的獎項之一，在國內(nèi)被譽為與戈登貝爾獎比肩的重磅榮譽。該獎項每年僅授予一到兩項成果，旨在表彰超算應用中取得重大創(chuàng)新突破、具備突出科學價值與工程影響力的成果，代表了我國高性能計算應用研究的最高水準。
 
　　
　　獲獎團隊成員（從左至右）：陳幟、毛潤澤、郭卓強、賈偉樂
　　
　　本次獲獎工作由陳幟團隊研發(fā)的智能計算軟件 DeepFlame完成。作為首個耦合AI模型與高性能計算技術(shù)的反應流體仿真平臺，DeepFlame 致力于推動數(shù)值模擬領域的AI for Science研究。自2022年發(fā)布V0.1公測版以來，軟件已持續(xù)迭代三年，先后完成對英偉達GPU、華為 Kunpeng、曙光 DCU等國內(nèi)外硬件的適配與優(yōu)化，受到學界與產(chǎn)業(yè)界的廣泛關注。相關成果曾2022和2023連續(xù)兩年榮獲中國科學院“先導杯”全國應用大賽一等獎。
 
　　
　　計算性能提升
　　
　　在本次工作中，參賽團隊對DeepFlame軟件進行了進一步高性能優(yōu)化與改進，實現(xiàn)了迄今最大規(guī)模的火箭燃燒模擬（考慮超臨界效應和詳細化學精度），計算域包含近萬億網(wǎng)格，并行規(guī)模達到4000萬核（國產(chǎn)神威超算整機），峰值浮點運算性能創(chuàng)紀錄地超過1EFlops（百億億次每秒）。與現(xiàn)有最先進方法相比，DeepFlame將計算加速提升了三個數(shù)量級（超1000倍），并將現(xiàn)有燃燒模擬技術(shù)的網(wǎng)格規(guī)模拓展了四個量級，并行節(jié)點數(shù)拓展三個量級，充分展現(xiàn)了國產(chǎn)超算與自主軟件在重大工程應用中的強大潛力。該工作已被國際高性能計算頂級會議——International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis (SC25) 接收。
　　
　　具體而言，本次工作在方法與實現(xiàn)上均取得了重要突破。首先，團隊提出了基于流形增強采樣的物理嵌入剛性神經(jīng)算子，有效提升了DeepFlame計算過程中AI模型的穩(wěn)定性與精度。其次，面向超大規(guī)模并行需求及國產(chǎn)神威超算的硬件特性，研發(fā)了兩階段并行策略，并提出了基于算子合并的多運行時I/O優(yōu)化方法，顯著改善了超大規(guī)模計算的輸入輸出效率。在數(shù)值求解層面，團隊通過引入定制稀疏矩陣格式與線程級網(wǎng)格重排，構(gòu)建了適配國產(chǎn)眾核架構(gòu)的高效隱式偏微分方程求解器；同時，對神經(jīng)網(wǎng)絡推理算子進行了定制化優(yōu)化，實現(xiàn)了AI模型與數(shù)值計算的高效融合。這些創(chuàng)新不僅顯著增強了DeepFlame在超大規(guī)模計算中的性能與魯棒性，也為AI for Science與科學計算的發(fā)展提供了具有代表性的范例與方法論參考。
　　
　　本項工作得到了國家自然科學基金“可解釋、可通用的下一代人工智能方法重大研究計劃”“人工智能賦能工程科學前沿探索專項”、北京大學鯤鵬昇騰科教創(chuàng)新卓越中心的資助，以及藍箭航天空間科技有限公司、華為技術(shù)有限公司、嶗山國家實驗室等合作伙伴的大力支持。北京大學力學與工程科學學院博士生毛潤澤和中國科學院計算技術(shù)研究所博士生郭卓強為共同第一作者，陳幟和中國科學院計算技術(shù)研究所賈偉樂研究員為共同通訊作者。